微型磁探针在Z箍缩负载电流诊断中的应用

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磁力共振在磁致伸缩光纤磁场传感器中的应用

"
传感器的工作原理
［#］传感原理如图 = 所示。图中 !" 为被测磁场，该场是一个静态场或是一个变化非常缓慢的，或在一个测量周期内相对静止的场；它是 !$ 为直流偏置磁场； # ’95 !$ $ 为交流调制磁场，
由信号发生器提供的交变信号（频率为 !$ ）通过螺线管线圈而产生的。测量时施加在传感头上的磁场为： ! % !" & !$ & # ’95 !$ $ 。（=）
（上海技术物理研究所，上海， #$$$"!）摘要（上海大学光纤研究所，上海， #$="$$）
给出了影响共振频率的因素及解决频率漂移的办法，从而得到既有很高灵敏度又有很好磁力共振；磁致伸缩；磁场；传感器 ?; @!AB=
稳定性的光纤直流弱磁场传感器。关键词中图分类号
!
引
言
利用磁致伸缩效应设计的光纤弱磁场传感器由于具有灵敏度高（能满足磁探测、磁引信的对磁场传感的要求）、结构简单、体积小、制作方便等优点，在弱磁场测量方面日益显示出其优越性，因此，对磁致伸缩光纤弱磁场传感器的研究越来越受到人们的重视。
［G］起的 ’ 、都会引起频率的变化。因 & 和! 的变化此，对整个共振系统来说，温度变化引起共振频率
图! 0123 /
磁致伸缩材料与光纤的粘贴示意图 456789 :,; <= :,2>67<?7@1A6 :,76@1,B ,>C D;718,B 01.6@ E<>C1>2
的漂移从而使得传感器的稳定性变差。实际应用中，一般希望传感器有很宽的工作温度范围，这就要求磁力共振系统的共振频谱有很宽的频带宽度。

丝阵负载Z箍缩可见光图像诊断系统

３ｏｊｃｉｅｅｓ４ｍａｅｉｔｎｉｅ；ｂｅｔｎ；ｉｇｎｅｓｆｒｖｌｉ
满足Ｚ箍缩早期物理过程诊断的要求。国际上的一些Ｚ箍缩装置配备了可见光分幅相机、条纹相机并与其它
光学测量设备相配合来对Ｚ箍缩早期物理过程进行诊断［６。可见光图像诊断既能够对丝阵负载Ｚ箍缩早期ｓ３－单丝电离消融过程进行诊断，也能够对中后期等离子体聚爆、滞止以及飞散过程进行研究，可能揭示电流在还系统中的路径以及有多少质量的材料留在电流壳层之后，这是决定丝阵负载Ｚ箍缩等离子体所产生的Ｘ射线脉冲性能的两个重要因子］。主要介绍“ 光一号 ” 阵负载Ｚ箍缩可见光图像诊断系统，出了系统在Ｚ强丝给箍缩实验中获得的丝阵负载内爆图像序列，对其进行了初步分析。并
１系统结构概述及主要性能
可见光图像诊断系统目前共完成四个诊断通道，用分立式插件设计，每个诊断通道做成单独模块，采将系
统具有很高的可扩展性。系统采用多只独立的像增强器来实现多分幅，只像管单独成像。其中一路诊断通每
丝阵负载Ｚ箍缩可见光图像诊断系统
盛亮一，魏福利。吕敏，王奎禄。邱爱慈。，，，
黑东炜ｚ邱孟通。袁媛。赵吉祯。王培伟。，，，，

Z-箍缩X射线辐射功率闪烁探测系统

" 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 ! 四川绵阳 !* # ) # < " "
摘要 ! 研制的 = 箍缩 ? 射线辐射功率探测系统 ! 利用闪烁体与 ? 射线作用产生的荧光! 在 ? 射线入射 > 方向进行探测 $ 系统具有平坦能量响应 % 大动态范围和抗干扰能力强的特点 $ 在 = 箍缩& 强光#号’ ! @ A > 装置上 ! 对 ? 射线辐射功率进行测量 ! 获得了 B 丝阵负载最大 ? 射线辐射产额为 C ! 辐射功率为 * D @ EF ; " D E !9B$ 关键词 ! 箍缩 ( 闪烁探测系统 = > ? 射线 ( 中图分类号 ! " # 9 G E # )!!! 文献标识码 ! +!!! 文章编号 ! # " " " > * < C # ) " " * " # > " " < * > " !
箍缩 ? 射线辐射功率进行测量 " 对= >
<! 闪烁探测系统
? 射线闪烁探测系统采用塑料闪烁体与光电管组合 "6 9 > ! " #塑料闪烁体的时间响应为 ! 峰值波长 C 同轴结构的快速强 ) D E1 V ] @1 -’ 流光电管 I 阴极材料为 6 ! 响 [ ! "! U > N V( 6 # #) ! 响应波段范围C 应时间为 " D *!" D <1 V " "! 中心响应波长! 它们组成的探 * @ "1 -! ! "1 -! 测器系统响应时间小于 C " 直流高压通过 D C1 V 电容器盒加在光电探测器上 ! 电压 9 ^#* " "$! 电容器盒由电容器 N( 和限流电阻 L " D #" R) ( 组成 " 探测器的输出信号通过 @ # _#) "# 的电缆与宽带数字示波器 9 0 \ * E ! 连接并记录" 测量电路图示于图 #" 信号和电源传输电缆采测量仪器放置在电磁屏蔽测试用双屏蔽电缆! 间 " 整个测量系统具有良好的电磁屏蔽效果 " < = <! 实验设计测量软 ? 光波段的时间谱能够观察 ? 光谱形特征和确定总功率 " 在 = 箍缩过程中产 > 生的 ? 射线辐射同时 ! 由于等离子体周围存在低温发光物质 ! 还伴随产生宽波段 * 具有穿透性强的本底辐射! 通过闪烁体后由光电探测器接收! 强烈干扰 ? 射线的探测 " 在源和闪烁体之间使用滤片能够限制 ? 射线以外的射线进入 ! 减弱本底光贡献 ! 但也降低了 ? 射线的透过率 " 计算表明 ! 采用# 在 " "1 - 的铝材料滤片! 透 ] C!! " "2 $ 能区对软 ? 射线有明显的吸收 !

喷气Z箍缩负载的质量线密度确定

第14卷　第3期　2002年5月强激光与粒子束H IGH POW ER LA SER AND PA R T I CL E B EAM SV o l.14,N o.3　M ay,2002　文章编号:100124322(2002)0320473204喷气Z箍缩负载的质量线密度确定Ξ邹晓兵,　王新新,　罗承沐,　韩 (清华大学电机系,北京100084) 摘　要:　喷气Z箍缩的负载参数(如质量线密度及半径)必须和脉冲驱动源的电流(幅值和上升时间)相匹配。

作者利用微型快速电离规测量了喷气Z箍缩中超音速喷嘴产生的气体负载的密度分布,并由此得到了负载质量线密度为43Λg c m,这符合原定的喷嘴设计指标。

关键词:　喷气型Z箍缩;超音速喷嘴;气流密度;快速电离规中图分类号:TL503.3;TN78 文献标识码:A Z箍缩装置是非常好的脉冲X射线源。

为了从Z箍缩等离子体中得到最佳的X射线辐射,通常要求箍缩电流达到峰值时将等离子体压缩至最小半径[1]。

因此,对于不同的脉冲功率源(它决定了箍缩电流及其上升时间),必须选择合适的负载(质量线密度m0以及Z2P inch的初始半径r0)。

目前,我国快脉冲功率源的电流仅为1M A左右,它们更适合用于驱动质量较轻的气体负载。

Z箍缩气体负载通常是利用超音速喷嘴产生,故称之为喷气Z箍缩。

我们研制了一套超音速喷嘴系统,它被用在中物院“阳”加速器驱动的喷气Z箍缩装置中。

“阳”加速器可能提供的脉冲驱动电流为1.5M A 100n s,与此相适应的氖气负载质量线密度应在50Λg c m左右。

为了得到薄层气流负载,喷嘴出口采用圆环状,其内外半径分别为16mm和20mm,喷嘴出口的中心半径为18mm。

本文的主要工作是确定所研制的喷嘴产生的气体负载质量线密度m0是否满足50Λg c m左右的设计指标。

目前,通常采用的方法是:首先测量气流层的密度分布n(r,t),然后对其进行体积分计算出负载质量线密度。

磁性液体磁致伸缩效应的理论分析与实验分析

磁性液体磁致伸缩效应的理论分析与实验研究摘要固体的铁磁性材料在磁场作用下具有磁致伸缩效应。

梯度磁场可以改变具有磁化特性的磁性液体的视密度和内压强，进而改变磁性液体的体积，导致磁性液体发生磁致伸缩效应。

本文分析了磁性液体产生磁致伸缩效应的基本原理，推导了磁性液体磁致伸缩应变量的理论计算表达式；分析了单个载流圆线圈的磁场特性，在此基础上分析了多个同轴线圈产生的磁场，并计算了线圈的结构参数，完成了最终线圈结构的选取；设计了实验装置系统，包括线圈骨架尺寸，导线直径以及总匝数等；最后利用毛细管放大原理的测量装置测量了磁性液体的磁致伸缩微位移量，分析了实验结果，实验效果较好。

实验结果与理论进行比较，分析了实验误差产生的原因。

最终得出，磁性液体在变化的梯度磁场作用下具有磁致伸缩效应，其磁致伸缩的微位移量与输入的电流大小有较好的线性关系，扩大了磁性液体的应用研究范围，具有重要的理论与实际意义。

关键词：磁性液体，磁致伸缩，梯度磁场ITHEORETICAL ANALYSIS AND EXPERIMENTALSTUDY ON MAGNETOSTRICTIVE EFFECTOF MAGNETIC LIQUIDABSTRACTThe solid ferromagnetic material has magnetostrictive effect in the magnetic field. The volume of the magnetic fluid can be changed in the external gradient magnetic field because of its apparent density and the internal pressure intensity were changed. So, the magnetic liquid magnetostrictive effect is produced.In this paper, the magnetostrictive effect theory of magnetic fluid was analyzed. Theoretical calculation expression of magnetostrictive strain was derived. The magnetic field which was generated by the plurality of coaxial coils was analyzed on the basis of a single coil magnetic field. The parameters of the coil were calculated. Experiment installation was designed, including the size of the coil bobbins, diameter of wire, and the total number of turns. Micro displacement of magnetostrictive effect was measured by the capillary tube amplification principle. The experimental results compared with theoretical. Experiments prove that the effect is better. Finally it shows that the magnetostrictive effect of magnetic fluid will be produced in the variable gradient magnetic field. The amount of magnetostrictive micro-displacement and the input current has a good linear relationship. It has important significance to expanding the range of applied research of magnetic fluid.KEY WORDS: magnetic fluid, magnetostrictive, gradient magnetic fieldII目录第一章绪论 (1)§1-1 磁致伸缩材料概述 (1)1-1-1 磁致伸缩材料的发展历程 (1)1-1-2 磁致伸缩材料的应用 (2)§1-2 磁性液体的特性及应用 (3)§1-3 磁性液体磁致伸缩效应的研究现状及意义 (5)§1-4 论文主要研究内容 (5)第二章磁性液体磁致伸缩效应的理论分析 (7)§2-1 磁性液体的磁学特性与流体力学特性 (7)2-1-1 磁性液体的磁学特性 (7)2-1-2 磁性液体的流体力学特性 (8)§2-2 磁性液体磁致伸缩应变量计算式的推导 (10)§2-3 磁性液体磁致伸缩效应理论分析 (12)§2-4 本章小结 (13)第三章梯度磁场装置的设计 (14)§3-1 梯度磁场线圈设计基本原理 (14)3-1-1 单个载流圆线圈产生的磁场 (14)3-1-2 Maxwell线圈产生的磁场 (16)3-1-3 多个同轴线圈产生的磁场 (17)§3-2 线圈参数的计算以及最终结构的选取 (19)3-2-1 线圈参数的计算 (19)3-2-2 线圈结构的选取 (22)3-2-3 仿真结果与分析 (23)§3-3 实验系统设计 (27)3-3-1 线圈设计 (28)3-3-2 磁性液体的选取 (30)§3-4 本章小结 (31)第四章磁性液体磁致伸缩应变量的实验测量及结果分析 (32)§4-1 实验测量原理介绍 (32)§4-2 磁性液体磁致伸缩应变量的测量与结果分析 (33)4-2-1 实验装置搭建 (33)4-2-2 实验测试及结果分析 (34)4-2-3 引起实验误差的因素分析 (37)4-2-4 实验改进方案 (37)§4-3 本章小结 (38)III第五章全文总结 (39)参考文献 (40)致谢 (42)IV1第一章绪论§1-1 磁致伸缩材料概述铁磁体在外磁场中磁化时，其长度和体积均发生变化，这个现象称为磁致伸缩效应，它首先是焦耳（J.P.Joule ）在1842年发现的，故亦称焦耳效应 [1]。

【国家自然科学基金】_z箍缩等离子体_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802

2011年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43
2011年科研热词 z箍缩连续谱脉冲传输电子温度指数传输线传输效率 z箍缩等离子体驱动源 x射线诊断雪耙内爆综述等离子体诊断等离子体空间分辨力磁场分布电路模拟电流面密度电流线球面晶体分析器球面弯曲晶体球面弯晶条纹相机最优化平面丝阵布拉格衍射布喇格衍射天体物理喷气等离子体变阻抗传输线双层喷气双层丝阵动态黑腔凸晶体谱仪内爆动力学光谱测量光谱学光谱分辨力光电离传输线阻抗变换器传输线变压器丝阵 z箍缩等离子体 x射线辐射 k层辐射推荐指数 5 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2012年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
推荐指数 8 3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

“强光一号”加速器Z箍缩丝阵负载的零维模拟

第16卷第2期强激光与粒子束Vol.16，No.2 2003年2月HIGH POWER LASER AND PARTICLE BEAMS Feb.，2004 文章编号： 1001-4322（2004）02-0261-04“强光一号”加速器Z 箍缩丝阵负载的零维模拟*王亮平，邱爱慈，蒯斌，丛培天，梁天学，张众，贾伟，郭宁（西北核技术研究所，陕西西安710024）摘要：作为丝阵Z 箍缩实验的基础，丝阵负载的设计具有重要意义。

主要介绍了Z 箍缩丝阵负载设计的slug 模型，首先对该模型的原理进行了分析，然后对该模型进行编程，并利用美国Saturn 加速器上的丝阵负载实验结果进行验证，计算结果表明了程序的可靠性。

最后应用该模型及所编写程序对“强光一号”加速器上丝阵负载的Z 箍缩实验进行了模拟，获得了偏差小于5%的模拟结果。

关键词： Z 箍缩；丝阵负载； “强光一号”加速器中图分类号： TL99 文献标识码： A近年来，随着脉冲功率技术的突破以及丝阵负载的应用，!功率Z 箍缩的研究日益受到广泛重视，由!能量等离子体箍缩所产生的强X 射线具有广泛的应用前景［1，2］。

本文将着重介绍slug 模型。

该模型为零维模型，与其它0维模型不同［3，4］，slug 模型考虑了丝阵负载对加速器放电回路影响以及丝阵负载与加速器的匹配程度，因此可以利用该模型对“强光一号”加速器上的丝阵负载实验进行模拟，从而对实验起指导作用。

1 计算模型原理Fig.1 Equivalent circuit of generator and wire array load图1 丝阵负载与加速器的等效电路图slug 模型［5］原理如图1所示。

其中，V 0（t ）为脉冲功率发生器传输线末端开路电压，Z 0为传输线特性阻抗，L P 为传输线附加电感和丝阵负载初始电感的总和，L （r ）为丝阵负载电感中随时间变化的部分，r 为丝阵半径。

Z箍缩柱面丝阵负载装配微张力控制器研制

件—摩擦盘
力矩作用时，则材料两端相对扭转角度与所受力矩的关系式
为＝・Ｉ／Ｇ・ＰＬ（）１
式中，为弹性材料两端承受的力矩，为其两端相对扭转角度，ＩＧ・Ｐ为抗扭刚度，为其长度。由（）１式可以设想，通过控制弹性材料的变形（这里是相
周忆，何洁，元伟，万彬董彭
（重庆大学机械工程学院，重庆４０３）０００摘要：目前国内Ｚｐｎｈ实验中采用的丝阵负载是手工绕制的自适应式丝阵负载，根丝的松紧程度不能保持一 —ｉｃ每致，这在一定程度上影响了Ｚｐｎｈ试验的结果。讨论了一种基于弹性变形测量和摩擦加载的微张力控制器的原 —ｉｃ
由理论力学，轴转动的物体其角加速度与其所承受作定
的转动力矩之间遵循
为转动力矩之和。
Ｊ＝Ｍａ
式中，为各转动部件的转动惯量，ｔ，ｎ为储线轮转动加速度，考虑图３中各转动部件的转动惯量和转动力矩，经过计
算推导可得到储线轮转动加速度与摩擦盘摩擦压力以及微丝
文献标识码：Ａ中图分类号：Ｐ１．Ｔ２１４
下产生扭转，安装在其两端的转角测量元件检测弹性元件的
１引言
多金属丝丝阵负载是Ｚ箍缩（ — ｉｈ内爆实验的一种ＺＰｎ）ｃ主要负载形式，由直径为３它ｍ～２ｍ的金属微丝及其支０撑结构组成，一般为单层圆柱面或同轴多层圆柱面的丝阵负载，金属微丝均匀地分布在由两个定位片组成的圆柱面上。由于金属丝极其微细，从某种程度上说，阵负载的装配质量丝

强光一号Z箍缩实验研究

１实验装置和ｚ箍缩负载简介
强光一号加速器在开展Ｚ箍缩实验研究时，个装置由脉冲功率源和ｚ箍缩二极管两部分组成。其中，整脉冲功率源主要由直线型脉冲变压器，．１４Ｑ水介质脉冲形成线，介质单通道自击穿开关，．５Ｑ水介质脉水０７冲压缩线，９通道水介质自击穿开关，介质脉冲传输线等部件组成；水Ｚ箍缩二极管由磁绝缘真空同轴线和丝阵或喷气柱负载两部分组成。整个系统的构成参见图１。
第２０卷第ｌ１期
２００８年１１月
强激光与粒子束
ＨＩＨＰＯＷＥＲＩＡＳＥＲＡＮＤＰＡＲＴＩＬＥＢＥＡＭＳＧＣ
Ｖｏ．０，Ｎｏ１１２．１
ＮＯ．，２０８Ｖ０
文章编号：１０ — ３２２０）１１６２０１４２（０８１ — ７卜１
箍缩，成高温高密度等离子体，生脉冲Ｘ射线。但是由于受到等离子体不稳定性的限制，形产以及脉冲功率技术水平的制约，２在ｏ世纪８０年代以前该项研究工作进展不大；９０年以后，１８随着人们对聚爆等离子体磁流体动力学不稳定性的深入研究，以及高功率脉冲加速器的发展，在高功率Ｚ箍缩技术研究方面取得重大突破。才例如：美国圣地亚国家实验室的Ｚ装置上进行的ｗ丝阵箍缩实验口，驱动电流为２在］在ＯＭＡ的条件下，得到的Ｘ射线峰值功率达到２０Ｔｗ，９ｘ射线能量达到２ＭＪ由高功率ｚ箍缩产生的强脉冲ｘ射线，以应用于。可研究材料的软Ｘ射线的热力学效应和系统电磁脉冲效应，研究与惯性约束聚变相关的辐射对称化技术；可还以用于研究材料的不透明度、端温度和压强下材料的状态方程以及其它高能量密度物理问题等。由于应极

Z箍缩的时间分辨测量技术

式中，＝（／２，ｐ２（＝Ａ／２。线圈电感量的初始值可根据磁芯的初始磁导靴计算得到，代（
以上的推导仅适用于电流和磁通量都单向变化的情况，当出现电流或磁通量变化方向改变的情况时，说明磁芯励磁的方向发生了变化，线圈的电感量应该改变初始值重新计算。在脉冲或交流励磁的情况下判断磁芯励磁方向是个非常烦琐的过程，式（Ｎ￣常简单地解决了这一问题。２ｌ）ｌｚ对于励磁电流，单向变化意味ｄ和同号，因此只要将式（中参数的定义改变为＝Ｉ／Ｉ，即，２）／Ｉｄ可确保计算过程中电流是单向变化的。
５中国工程物理研究院科技年报２
■ ■ ■ 一一日圜口
■ ■ ■ ■ 一一圜 ■
ｔ４１－＇０Ｉ－ｓｔ０Ｉ＝５ｌｓ
图１典型的喷气Ｚ箍缩
２３高速分幅相机与阳加速器的精密电流同步技术。４
江孝国黄显宾李成刚杨礼兵王远张开志叶毅
（１１
、
ｄｔ
其中，Ｋ＝ｄ／，Ａ６ｔＩ。实验测量可得ＮｓＯ（的波形，因此，已知的，而只要数据点足够密ＩＩ＝ｄ／（，Ｉ０是
集，则每一时间点所对应的ｄ和（的值也可以通过数值方法得到，因此和的值可以由波形确定。如ｆ１，
离子体化，从而成为放电通道，再由主电流脉冲通过负载等离子体通道以使其在巨大的向心推力（电磁场）
下获得向心的高速度。在实际工作过程中，由于各种原因，阳加速器的电流加载存在多个环节，同步触发各个环节工作的延时时间及抖动并不一致，而实验过程仅有约１０ｓ０的时间，采用多台延时同步机串、并ｎ联的方式进行调节不仅抗干扰能力较差，也并不能较好地解决测量的精密同步问题，而一些采用从加速器Ｍａｘｒ开关处取触发信号的方法虽然获得了一定效果，但同步的精度仍然约在１ｓ０ｎ，这并不能满足在时间

聚龙一号丝阵负载Z箍缩硬X射线能谱测量

105004-1第30卷第10期强激光与粒子束V o l .30,N o .10 2018年10月H I G H P OW E R L A S E R A N D P A R T I C L E B E AM S O c t .,2018 聚龙一号丝阵负载Z 箍缩硬X 射线能谱测量*张思群, 王昆仑, 李晶, 杨亮, 黄显宾(中国工程物理研究院流体物理研究所,脉冲功率科学与技术重点实验室,四川绵阳621999) 摘要: 为获取聚龙一号实验装置负载放电产生硬X 射线的能谱分布,设计了一套7通道硬X 射线能谱仪㊂介绍了这套多通道硬X 射线能谱仪的测谱原理㊁主要参数及根据测量结果回推光源辐射能谱的解谱算法㊂在聚龙一号装置丝阵负载物理实验中对测量系统进行考核,获得了信噪比较高的测量波形㊂利用最大熵方法进行解谱,获得了丝阵负载产生的硬X 射线能谱分布,辐射能段主要集中在200~500k e V 附近,且1M e V 以上光子份额较低㊂关键词: Z 箍缩; 硬X 射线; S i -P I N 探测器; 能谱; 聚龙一号中图分类号: T L 814 文献标志码: A d o i :10.11884/H P L P B 201830.180183射线能谱测量是核辐射探测的一项重要研究内容㊂脉冲硬X 射线在器件辐射效应㊁闪光照相等研究方面有着重要的应用需求[1-2],相应的硬X 射线能谱是开展此类研究重要的输入参数㊂然而,连续硬X 射线能谱测量一直是核辐射探测领域的难题,目前还没有哪一种方法能完美解决此问题[3],相关探测方法的研究也一直是国内外研究的热点[4-6]㊂透射衰减法是一种较为成熟的能谱测量方法,特别适合连续谱探测[7]㊂X 射线的衰减系数与光子能量相关,在不同穿透深度下X 射线的透射率通过积分方程与能谱分布关联㊂在离散化的情况下,透射率与能谱的关系转化为一系列线性方程,理论上可准确计算出能谱分布[8]㊂我们利用衰减透射法原理并参考国内同行的经验设计了在聚龙一号装置上使用的多通道硬X 射线能谱仪[1],在聚龙一号丝阵实验中进行了考核,获得了初步的能谱测量结果㊂1 多通道硬X 射线能谱仪测谱原理利用衰减透射法原理设计的硬X 射线能谱仪整体用铅材料制成,共7个通道㊂使用S i -P I N 二极管作为光电转换器件,记录丝阵内爆过程中产生硬X 射线能谱信息㊂S i -P I N 二极管具有结构简单㊁灵敏度高㊁漏电流小㊁时间响应快㊁线性和动态测量范围大㊁灵敏度稳定等诸多优点[9]㊂实验时,硬X 射线能量沉积在半导体中,激发出电子-空穴对,在外加反向偏压的作用下向两极漂移产生信号电流㊂二极管前端放置不同厚度(1.5~25.0mm )的铅片对光源发射的硬X 射线进行吸收,各通道能谱响应由M C N P 计算得出㊂非单色的高能X 射线在透过物质时,透射光强度与入射光强度之比(透过率)满足[10]T x =ʏE m a x 0e -μE x f (E )d E (1)F i g .1 S p e c t r u mr e s p o n s e o f t h e c h a n n e l s 图1 各通道能谱响应式中:x 为材料厚度;f (E )为分布函数(即待求X 射线能谱);μE 为材料的线性衰减系数㊂在具体实验中,上述关系转化为S i -P I N 探测器输出信号S i 与通道响应函数R i (E )和辐射能谱之f (E )间的关系[11]S i =ʏR i (E )f (E )d E (2) 在材料厚度x 及谱仪通道结构㊁S i -P I N 探测器结构已知的条件下,用M o n t e -C a r l o 模拟不同能量光子在铅片及探测器中的输运,可以得到通道响应函数R i (E ),i 为通道号,见图1㊂各通道前选用铅片的厚度参数见表1,覆盖能谱范围100k e V~2.5M e V ㊂能谱覆*收稿日期:2018-06-28; 修订日期:2018-08-13基金项目:国家自然科学基金面上项目(11575167);国家自然科学基金青年基金项目(11505171)作者简介:张思群(1981 ),女,硕士,助理研究员,主要从事Z 箍缩X 光诊断技术研究;36356276@q q.c o m ㊂105004-2表1 多通道硬X 谱仪各通道滤片厚度T a b l e 1 T h i c k n e s s e s o f t h e f i l t e r s i n t h e s pe c t r o m e t e r c h a n n e l s c h a n n e l P bf i l t e r t h i c k n e s s /mm c h 11.5c h 22.6c h 34.3c h 46.14c h 510.0c h 619.9c h 724.8盖范围和透射率差异是选择滤片厚度时主要考虑的因素,为保证能够利用测量结果顺利解谱,各通道滤片厚度差异要确保相邻通道间透射率差异超过10%㊂探测器输出信号S i 通过测量获得,f (E )即为式(2)中唯一的未知量㊂实验中谱仪7个通道同时测量7组透过不同厚度铅片的X 射线强度,可获得7组S i 值,各通道能谱响应函数离散化后,谱分布函数f (E )的求解就变成了求解线性方程组(3)的问题㊂R 1(E 1)f (E 1)+R 1(E 2)f (E 2)+R 1(E 3)f (E 3)+ =S 1R 2(E 1)f (E 1)+R 2(E 2)f (E 2)+R 2(E 3)f (E 3)+ =S 2 R 7(E 1)f (E 1)+R 7(E 2)f (E 2)+R 7(E 3)f (E 3)+ =S ìîíïïïïï7(3)式中:R i (E )表示各通道的响应函数;i 为通道号㊂2 解谱方法直接求解线性方程组得到的能谱不连续,而且能量离散区间不能超过通道数,得到的结果是在较大的离散区间上的平均值㊂我们采用以最大熵为收敛准则的迭代算法进行解谱㊂最大熵求解方法按照信息熵最大的原则对待定方程进行求解㊂信息来自两个部分:一是已知数据,二是由于数据不完全而不得不对未知部分所做的假定㊂熵最大则意味着总信息量最少,即假定的部分最少[12]㊂将f (E )看成是在X 射线能量轴上的光子分布,可以引入熵的概念[11]㊂根据熵定义H =-ʏf (E )l n f (E j )d E =-ðN j =1f (E )l n f (E j )d E j (4)式中:N 为X 射线能量轴所离散的区间数,这个区间数不再受能谱测量通道数限制㊂最大熵解谱过程,即寻找满足约束条件方程(2)的同时,使得熵H 最大的f (E j )的值的过程㊂按这一要求寻找到的f (E j )值及其对应的能谱f (E )即是最大熵解谱的解㊂需要一个假设的初始光谱来启动计算,由于装置提供的负载电压为1.5MV ,我们选取截止能量为1.5M e V 的轫致辐射谱作为初始光谱㊂整个过程可以用数值方法编程进行计算[11]㊂3 谱仪结构多通道硬X 射线能谱仪主要由滤片(铅衰减片)㊁S i -P I N 探测器(探头)㊁电磁屏蔽体㊁高压电源㊁示波器等构成㊂谱仪主体部分结构示意图及实物照片见图2㊂谱仪主体部分由铅材料制成,每个通道前端覆盖不同厚度铅衰减片以形成对入射X 射线的差分衰减㊂每相邻通道探测器之间相距35mm ,探测器前方留出ϕ5mm 光通道,其余空间均填充以铅屏蔽散射光㊂蒙卡计算结果显示散射光的影响随通道间铅屏蔽层厚度增加迅速衰减㊂同时,考虑到探测通道之间距离过大会引入光源角分布因素,增大测量的不确定度,在确保解谱要求的前提下我们最终选取7个通道㊂S i -P I N 探测器耗尽层厚度0.5mm ,有效探测面积10mm 2,可加300V 偏压㊂F i g .2 T h em a i ns t r u c t u r e o f t h eh a r dX -r a y s p e c t r o m e t e r 图2 多通道硬X 射线能谱仪主体结构强激光与粒子束105004-3实验时探测面距离Z 箍缩光源10m ㊂为屏蔽实验现场强电磁干扰,我们将谱仪的金属主体及探测器等置于铜屏蔽网中,信号传输使用双层屏蔽电缆,记录系统整体放置在屏蔽箱中㊂能谱仪在使用前需进行准直以确保X射线通过正确的光路到达探测器㊂从光源射入谱仪的高能X 射线经过不同厚度的铅片衰减后分别被各通道的S i -P I N 探测器吸收,在探测器灵敏区内激发出电子-空穴对,在外加反向偏压的作用下向两极漂移产生信号电流,最终由快速示波器进行记录㊂实验光路图见图3㊂由于各通道的透射率差异,沉积在各探测器灵敏区的能量各不相同㊂测得的信号即为式(2)中解谱的输入参数S i ㊂F i g .3 S c h e m a t i c d i a g r a mo f t h e l i g h t p a t h i ne x pe r i m e n t s 图3 实验光路图4实验测量及结果分析F i g .4 C o n s i s t e n c y i n t h e r e s p o n s e o f c h a n n e l s 图4 通道响应一致性我们在正式实验前对各探测通道的一致性进行了考察:任选4个通道,去掉前端铅衰减片,用相同厚度的铜箔封住通光孔,记录脉冲硬X 射线波形信号,见图4㊂由图4可见,谱仪各通道响应一致性较好,相互之间的差异不超过1.5%㊂正式实验探测信号差异应来自探测器前端覆盖的铅衰减片厚度差异㊂我们在聚龙一号装置0243发次实验中获得了硬X 射线能谱数据,并对此发实验数据进行了解谱㊂用于此发Z 箍缩实验的丝阵负载参数为:丝直径6μm ,丝阵直径24mm ,丝数168,丝阵高度15mm ,材料为钨㊂流过丝阵电流峰值约8.1MA ,电流上升前沿(10%~90%)约65n s ㊂谱仪7个通道实验测量结果如图5所示,根据测量结果计算得到的硬X 射线能谱见图6㊂F i g .5 C u r v e s o f s h o t 0243图5 0243发次谱仪各通道测量波形F i g .6 U n f o l d i n g r e s u l t o f s h o t 0243图6 0243发次硬X 射线解谱结果能谱测试结果显示聚龙一号装置该种类型丝阵实验中,硬X 射线主要辐射能段在200~500k e V 附近,1M e V 以上光子份额较低㊂我们从原理㊁解谱方法及初步的实验等方面验证了使用根据透射衰减法原理研制的多通道硬X 射线能谱仪探测聚龙一号硬X 射线辐射能谱的可行性㊂5 结论本文设计并搭建了一套7通道硬X 射线能谱仪并用于聚龙一号Z 箍缩丝阵负载实验硬X 射线能谱测量,获取了初步结果,验证了使用透射衰减法原理测量聚龙一号硬X 射线连续辐射能谱的可行性㊂对辐射能谱区间范围有了初步把握㊂实验结果显示,钨丝阵硬X 射线辐射主要集中在200~500k e V 范围,1M e V 以上光子张思群等:聚龙一号丝阵负载Z 箍缩硬X 射线能谱测量强激光与粒子束份额较低㊂针对多通道硬X射线能谱仪在设计和实验中出现的问题,后续将主要开展以下几个方面的工作: (1)S i-P I N探测器时间响应较慢,约5n s㊂对快脉冲信号有一定的展宽,需要获取探测系统的冲击响应函数,以对测得的信号进行反卷积还原㊂(2)在计算及解谱的过程中,使用的谱仪通道响应函数以及S i-P I N探测器灵敏度数据,均是用M o n t e-C a r l o模拟不同能量光子在铅衰减片及探测器中的输运得到,是理论值,与实际的探测器灵敏度及铅衰减片透射率存在一定差异,进一步更精确的实验需要对这些参数进行严格的标定㊂(3)解谱方法还需进一步研究,以消除阶梯状不连续㊂致谢感谢聚龙一号装置运行团队在实验中给予的大力支持和帮助㊂参考文献:[1]苏兆峰,杨海亮,孙剑锋,等.强脉冲γ射线能谱测量仪研制[J].强激光与粒子束,2010,22(5):1137-1140.(S uZ h a o f e n g,Y a n g H a i-l i a n g,S u n J i a n f e n g,e t a l.D e v e l o p m e n t o f i n t e n s e p u l s eγ-r a y s p e c t r o m e t e r.H i g hP o w e rL a s e r a n dP a r t i c l eB e a m s,2010,22(5):1137-1140)[2]施将君,谢龙,管永红,等.高能闪光照相X射线能谱的理论研究[J].强激光与粒子束,1999,11(4):439-444.(S h i J i a n g j u n,X i eL o n g,G u a nY o n g h o n g,e t a l.T h e o r e t i c a l r e s e a r c h o nX-r a y s p e c t r a i n t h e f l a s h r a d i o g r a p h y.H i g hP o w e r L a s e r a n dP a r t i c l eB e a m s,1999,11(4):439-444)[3]孙景文.高温等离子体X射线谱学[M].北京:国防工业出版社,2003:136-155.(S u n J i n g w e n.H i g h t e m p e r a t u r e p l a s m aX-r a y s p e c t r o s-c o p y.B e i j i n g:N a t i o n a lD e f e n s e I nd u s t r y P re s s,2003:136-155)[4] K e l l y JG,P o s e y LD,H a l b l e i b JA,e t a l.A m a g n e t i cC o m p t o n s p e c t r o m e t e r f o r h i g h i n t e n s i t y p u l s e d g a mm a r a y e n v i r o n m e n t s[J].I E E ET r a n sN u c l e a r S c i e n c e,1971,18(1):131-141.[5] P i e r m a t t e i A,A r c o v i t oG,A z a r i oL,e t a l.As t u d y o f q u a l i t y o f b r e m s s t r a h l u n g s p e c t r a r e c o n s t r u c t e d f r o mt r a n s m i s s i o nm e a s u r e m e n t s[J].M e d i c a l P h y s i c s,1990,17(2):227-233.[6] L a n d r y DJ,A n d e r s o nD W.M e a s u r e m e n t o f a c c e l e r a t o rb r e m s s t r a h l u n g s p e c t r aw i t hah i g he f f i c i e n c y G ed e t e c t o r[J].M e d i c a lP h y s i c s,1991,18(3):527-532.[7] S i l b e r s t e i nL.D e t e r m i n a t i o no f t h e s p e c t r a l c o m p o s i t i o no fX-r a y r a d i a t i o n f r o mf i l t r a t i o nd a t a[J].JO p t S o cA m,1932,22:265-280.[8]王毅,李勤,江孝国,等.衰减透射法测量高能X射线能谱[J].强激光与粒子束,2012,24(6):1466-1470.(W a n g Y i,L iQ i n,J i a n g X i-a o g u o,e t a l.H i g h-e n e r g y X-r a y s p e c t r u me s t i m a t i o nb y a t t e n u a t e d t r a n s m i s s i o nm e t h o d.H i g hP o w e rL a s e r a n dP a r t ic l eB e a m s,2012,24(6):1466-1470)[9]欧阳小平,李真富,霍裕昆,等.用于脉冲γ强度测量的Φ60,1000μmP I N探测器[J].物理学报,2007,56(3):1353-1357.(O u y a n g X i-a o p i n g,L i Z h e n f u,H u oY u k u n,e t a l.Φ60,1000μmS i-P I Nd e t e c t o r s f o r p u l s e dγf l u xm e a s u r e m e n t.A c t aP h y s i c aS i n i c a,2007,56(3):1353-1357)[10]肖开宇,崔高显,刘浩才,等.高能电子轫致辐射能谱测量[J].核电子学与探测技术,1995,15(6):365-368.(X i a oK a i y u,C u i G a o x i a n,L i uH a o c a i,e t a l.B r e m s s p e c t r u m m e a s u r e m e n t o f h i g h e n e r g y e l e c t r o n s.N u c l e a r E l e c t r o n i c s&D e t e c t i o nT e c h n o l o g y,1995,15(6):365-368)[11]江少恩,郑志坚,孙可煦,等.软X光能谱仪的一种新的解谱方法[J].计算物理,2001,18(3):276-280.(J i a n g S h a o e n,Z h e n g Z h i j i a n,S u nK e x u n,e t a l.An e w m e t h o du n f o l d i n g s p e c t r a f o r t h e s o f tX-r a y s p e c t r o m e t e r.C h i n e s e J o u r n a l o fC o m p u t a t i o n a l P h y s i c s,2001,18(3):276-280)[12]吴乃龙,袁素云.计算物理丛书:最大熵方法[M].长沙:湖南科学技术出版社,1991,7:129-157.(W uN a i l o n g,Y u a nS u y u n.C o m p u-t a t i o n a l P h y s i c s S e r i e s:T h em a x i m u me n t r o p y m e t h o d.C h a n g s h a:H u n a nS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y P r e s s,1991,7:129-157)M e a s u r e m e n t o f h a r dX-r a y s p e c t r u md u r i n g w i r e a r r a y i m p l o s i o no nP T SZ h a n g S i q u n, W a n g K u n l u n, L i J i n g, Y a n g L i a n g, H u a n g X i a n b i n(K e y L a b o r a t o r y o f P u l s e dP o w e r,I n s t i t u t e o f F l u i dP h y s i c s,C A E P,P.O.B o x919-108,M i a n y a n g621999,C h i n a)A b s t r a c t: A7-c h a n n e l h a r dX-r a y s p e c t r o m e t e rw a s d e s i g n e d f o rm e a s u r i n g t h e p h o t o ne n e r g y d i s t r i b u t i o no f t h eh a r dX-r a y e m i t t i n g f r o mt h e l o a d su s e d i nZ-p i n c he x p e r i m e n t so nP T S.I nt h i s p a p e r,w e p r e s e n t t h em e a s u r i n gp r i n c i p l e,c o n f i g u r a-t i o n,m e a s u r i n gp a r a m e t e r a n d t h e u n f o l d i n g m e t h o do f t h e s p e c t r o m e t e r.W e t e s t e do u r s p e c t r o m e t e r o nP T Sm a c h i n e,d e t e c t e d t h eh a r dX-r a y s p r o d u c e d d u r i n g Z-p i n c h a n d a c q u i r e d t h e s i g n a l c u r v e s o f h i g h s i g n a l-t o-n o i s e r a t i o.T h em a x i m u me n t r o p y m e t h-o dw a s e m p l o y e d i nu n f o l d i n g t h e s e c u r v e s a n d t h e s p e c t r u mo f t h eX-r a y r a d i a t i o nw a s o b t a i n e d.T h e r e s u l t o f u n f o l d i n g i n d i c a t e s t h a t t h eh a r dX-r a y r a d i a t i o nd i s t r i b u t e dm a i n l y i n200-500k e V,r a r e l y o v e r1M e V.K e y w o r d s: Z-p i n c h;h a r dX-r a y; S i-P I Nd e t e c t o r;s p e c t r u m; P T SP A C S:07.07.D f;57.57.-Z;06.20.f b105004-4。

磁致伸缩位移传感器在钻井中的应用

钻井是石油和天然气勘探和开采过程中的重要环节。

在钻井过程中，需要对钻头的位置、钻进速度、钻进深度等参数进行实时监测和控制，以确保钻进过程的安全和高效。

传统的钻井测量方法主要依靠机械式测量仪器，存在测量精度低、易损坏、维护成本高等问题。

为了解决这些问题，磁致伸缩位移传感器被广泛应用于钻井过程中。

磁致伸缩位移传感器是一种基于磁致伸缩原理的高精度位移测量传感器。

它由一根磁致伸缩线和一个磁环组成，当磁环靠近磁致伸缩线时，磁致伸缩线会产生应变，从而导致传感器输出电压的变化。

通过测量输出电压的变化，可以计算出磁环与磁致伸缩线之间的距离，从而实现位移的测量。

磁致伸缩位移传感器具有测量精度高、响应速度快、可靠性好等优点，因此在钻井过程中得到了广泛应用。

具体来说，磁致伸缩位移传感器可以用于测量钻头的位置、钻进速度、钻进深度等参数。

通过实时监测这些参数，可以及时调整钻进参数，提高钻进效率和安全性。

此外，磁致伸缩位移传感器还可以用于监测井壁的状态。

在钻进过程中，井壁可能会出现坍塌、破裂等问题，这些问题会影响钻进的安全和效率。

通过在井壁上安装磁致伸缩位移传感器，可以实时监测井壁的位移和应变，及时发现井壁的问题并采取相应的措施。

总之，磁致伸缩位移传感器在钻井过程中具有重要的应用价值。

它可以提高钻进效率和安全性，降低钻进成本，为石油和天然气勘探和开采提供可靠的技术支持。

磁性探针安全操作及保养规程

磁性探针安全操作及保养规程磁性探针是一种常用的材料检测工具，其中的磁性部件是其关键部分。

在磁性探测过程中，如果不正确地操作或者保养磁性探针，可能导致其出现异常，进而影响检测精度。

因此，在使用磁性探针之前，必须掌握一些基本的操作和保养规程。

1. 磁性探针的基本操作1.1 掌握使用方法首先，工作人员必须掌握所使用磁性探针的具体使用方法。

在使用磁性探针时，需要注意磁场强度的控制，尤其是在对材料进行钢球敲击时，要保证钢球的质量、形状等条件符合要求，同时要注意敲击力度，以防过多的力度引起磁性探针异常。

1.2 应对异常情况如果在磁性探测过程中发现了异常情况，工作人员应当立刻停止使用，并对其进行检查和维修。

不论是在使用前、中、后，均应保持磁性探针表面的干燥和清洁，以免因湿度、灰尘等因素影响磁性探针的正常使用。

1.3 身体保护由于磁性探针所产生的磁场较强，工作人员必须注意保护身体，避免长时间、过于接近磁性探针，以避免引起不必要的健康隐患。

2. 磁性探针的基本保养2.1 保持清洁定期对磁性探针进行表面的清洁，避免表面积聚太多灰尘、油污等杂物，从而影响磁性探针的检测能力。

不要使用带有腐蚀性、易挥发性的溶液来清洁磁性探针表面。

2.2 防止氧化磁性探针的表面材料可能是一些易生锈的金属材料，因此，定期在其表面喷涂一层防氧化涂层，以保护磁性探针的表面免受氧化腐蚀。

2.3 收藏时注意事项在不使用磁性探针的时候，应该将其收藏在干燥通风的地方，并将其放在專用的防壞箱中保护，以避免因湿度、潮气等因素导致磁性探针异常。

3. 磁性探针的报废及更新当磁性探针因为一些原因不能再使用时，应该按照相关规定，将其进行妥善处理。

如果是因为损坏或者老化，应该及时更新，以免影响磁性探测的精度和效果。

总之，在进行磁性探测之前，必须要掌握一些基础的操作方法和保养规程，以确保磁性探针能够顺利发挥作用，同时保障人身安全。

只有按照相关规定进行操作和保养，才能够尽可能延长磁性探针的使用寿命，让磁性探测在材料检测过程中发挥最佳效果。

用于Z箍缩诊断装置的快阀研制

用于Z箍缩诊断装置的快阀研制王亮平;张信军;孙铁平;毛文婷【摘要】Z箍缩实验滞止后期负载产生的微小碎片及其他飞溅物质会污染Z箍缩诊断系统内的光学器件，本文研制了一种基于电磁感应原理的快阀，其可用于遮断微小碎片及其他飞溅物质。

根据能量守恒和电路方程，计算了快阀的运动速度、遮断时间及线圈放电电流等参数，并利用实验测量获得快阀运动速度为19 m／s ，遮断时刻时间抖动为85μs ，实验测量与计算结果较为吻合。

%The debris or splashing mass will be produced by Z‐pinch loads after the stag‐nation phase in Z‐pinch experiments .The debris can arrive at the diagnosis devices and cause pollution to the optic units .In this paper ,a kind of fast shutter based on the prin‐ciple of electromagnetic induction was develop ed .The velocity ,the discharge current and the shut‐down time of fast shutter were analyzed based on the energy conservation principle and circuit model .The experimental results show that the velocity of fast shut‐ter is nearly 19 m/s and the jitter of s hut‐down time is 85 μs .These experimental data show a good agreement with the calculation results .【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2016(050)010【总页数】5页(P1897-1901)【关键词】快阀;Z箍缩;诊断设备;电磁感应【作者】王亮平;张信军;孙铁平;毛文婷【作者单位】西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，陕西西安 710024;西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，陕西西安 710024;西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，陕西西安710024;西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，陕西西安 710024【正文语种】中文【中图分类】TL99Z箍缩是一项应用广泛的研究，利用金属丝阵或喷气负载作为一种等离子体辐射源是Z箍缩技术的一项重要应用[1-3]。

丝阵负载Z箍缩可见光图像诊断系统

丝阵负载Z箍缩可见光图像诊断系统盛亮;王培伟;魏福利;吕敏;王奎禄;邱爱慈;黑东炜;邱孟通;袁媛;赵吉祯【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2006(18)8【摘要】主要介绍了为"强光一号"加速器丝阵负载Z箍缩实验设计的可见光图像诊断系统,系统时间分辨约为5 ns,空间分辨约为6.5 lp/mm,光谱响应范围365～750 nm.系统能够满足从早期单丝电离到等离子体柱飞散整个Z箍缩过程的诊断要求, 给出了系统在Z箍缩实验中获得的丝阵负载内爆图像序列,并对其反映的内爆现象进行了初步的唯象分析.【总页数】5页(P1396-1400)【作者】盛亮;王培伟;魏福利;吕敏;王奎禄;邱爱慈;黑东炜;邱孟通;袁媛;赵吉祯【作者单位】清华大学,工程物理系,北京,100084;西北核技术研究所,西安,710024;西北核技术研究所,西安,710024;西北核技术研究所,西安,710024;清华大学,工程物理系,北京,100084;西北核技术研究所,西安,710024;西北核技术研究所,西安,710024;西北核技术研究所,西安,710024;西北核技术研究所,西安,710024;西北核技术研究所,西安,710024;西北核技术研究所,西安,710024;西北核技术研究所,西安,710024【正文语种】中文【中图分类】TB872【相关文献】1.Z箍缩柱面丝阵负载装配微张力控制器研制 [J], 周忆;何洁;董元伟;彭万彬2.丝阵负载Z箍缩早期过程的研究 [J], 石桓通;邹晓兵;朱鑫磊;赵屾;王新新3.Z箍缩丝阵负载区域的似稳态磁场分布 [J], 薛创;宁成;张扬;肖德龙;孙顺凯;黄俊;丁宁;束小建4.Z箍缩丝阵负载微型装配系统 [J], 蔡红梅;吴卫东;张林;李腾;周秀文;余斌;杨波;刘旭东;刘延杰5.聚龙一号丝阵负载Z箍缩硬X射线能谱测量 [J], 张思群;王昆仑;李晶;杨亮;黄显宾因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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在ｚ箍缩丝阵等离子体内爆物理过程的研究中，负载电流特性反映了脉冲功率装置与负载阻抗的匹配设计，负载电流的空间分布性质则蕴含了丝阵的熔解一化、成等离子体以及内爆过程的丰富信息。磁探而汽形针技术是一种基于电磁感应的电流测量技术，托卡马克装置的电流诊断中已经得到了广泛的应用。相对在］于托卡马克等离子体而言，缩等离子体密度高，间尺寸紧凑，常不利于磁探针的应用。针对ｚ箍缩装ｚ箍空非
动势对时间积分，以得到磁感应强度在线圈回路中空间分布的信息，可结合电流与磁场关系的物理模型，能便
够给出电流分布，但该方法只适合用于测量瞬变磁场或电流，而不能用来测量静态磁场或电流。
为了使测量结果达到比较高的精度，型磁探针设计应考虑多种因素：敏度高，微灵即输出电压信号应远远超过电磁干扰，得系统具有足够的测量信噪比；使频率响应快，以使探针的输出信号能真实地反映磁场的快速变化；有一定的空间分辨能力；等离子体扰动小。根据式（）式（）探针输出信号的幅度正比于探针线要对１和２，圈回路的有效横截面积，因此增大线圈面积ｓ，。或者增加线圈绕制匝数，以提高系统的灵敏度。微型磁探针可
法拉第电磁感应，在线圈回路中产生的感应电动势为
ｕ一ｔ一旱一｛一Ｂ．Ｓ２１￣ｄ
ＧＪＳＪ
（１）
式中：为穿过探针线圈回路的磁通量；Ｂ为探针线圈所处空间的磁感应强度；Ｓ为积分区域，即探针线圈回路
微型磁探针在Ｚ箍缩负载电流诊断中的应用
薛飞彪，杨建伦，徐荣昆
（中国工程物理研究院核物理与化学研究所，四川绵阳６１０）２９０
摘要：介绍了磁探针测量等离子体电流的设计原理，对Ｚ箍缩实验负载的实际结构特点和现场布针局，作出应用于诊断脉冲功率装置Ｚ箍缩实验负载通过电流的微型磁探针，通过建立相同结构尺寸的模拟制并负载装置的方法，现了对其灵敏度的标定。实验结果显示：脉冲功率装置峰值电流ｌ２ＭＡ、实在＿电流上升时间６ｓ时，０ｎ由微型磁探针测得的负载电流与加速器监测电流存在１的幅度差异，流峰值时刻存在５ｍ的２电ｓ
＊
收稿日期：０９０ —４２０ —７１；修订日期：０００ — ６２１－１０基金项目：国家自然科学基金项目（０３００１６５５）
作者简介：飞彪（９９）男，士，究方向为Ｚ箍缩等离子体诊断；ｏｔｕ＠ｓｈ．ｏ薛１７，硕研ｌｓｐｍａｏｕｔｍ。
的有效横截面积，包括线圈面积ｓ和引线杂散面积ｓ两部分。如果探针由匝线圈绕制而成，总的有效横。则
截面积为
Ｓ — ｎ＋Ｓ１Ｓ。（）２
在Ｚ箍缩电磁内爆实验中，阵负载通常设计成围绕电流轴向的圆筒状分布，有高度的环向对称性，丝具因此在距离ｚ轴ｒ处的磁感应强度Ｂ（）ｒ与穿过半径为ｒ的中心圆的电流成线性关系。由式（）知，１可将感应电
的响应时间
ｒ— Ｌ／Ｒ（）３
式中：Ｌ为探针线圈的电感；为探针线圈输出电路的５终端匹配电阻。而磁探针线圈的电感Ｒ０Ｑ
Ｌ — Ｆｎ（）４
式中：Ｆ为描述线圈电感的一个常数，由线圈的纵向深度与线圈直径的比值所决定。型磁探针的空间分微
置的特点，文设计并发展了微型磁探针装置，本完成了其灵敏度标定，最后在强光一号装置上获取了Ｚ箍缩丝阵负载电流实验数据。
ｌ设计原理
微型磁探针实际上是一个放置于待测等离子体区域的导电线圈，当线圈所处的空间磁场发生变化时，由于
差异，明微型磁探针技术测量Ｚ箍缩负载电流的结；Ｚ箍缩；负载电流；脉冲功率
中图分类号：ＴＬ６５文献标志码：Ａｄｉｔ．７８ＨＰＢ２１２０．０５ｏ：０３８／ＬＰ００２９２５
第２２卷第９期
２１００年９月
强激光与粒子束
ＨＩＨＰＯＷＥＲＩＡＳＥＲＡＮＤＰＡＲＴＩＧＣＬＥＢＥＡＭＳ
Ｖｏ．２，ＮＯ９１２．
Ｓｅ．，２０ｐ０１
文章编号：１０ — ３２２１）９２５ — ４０１４２（０００ —０５０